DE10046631A1 - Regulating generator in motor vehicle which supplies on board electric circuit with user loads and feeds at least one battery and regulator regulates output voltage to desired voltage - Google Patents
Regulating generator in motor vehicle which supplies on board electric circuit with user loads and feeds at least one battery and regulator regulates output voltage to desired voltageInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Genera torspannung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Generatorsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 zur Durchführung des Verfah rens.The invention relates to a method for regulating the genera gate voltage in a motor vehicle according to the preamble of Claim 1, and a generator control device according to the Preamble of claim 9 for carrying out the procedure proceedings.
Bei den heute üblichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird ein Generator von einem Verbrennungsmotor angetrieben und erzeugt elektrische Energie für das Bordnetz. Zum Puffern des Angebots an elektrischer Energie ist im Bordnetz eine Batterie vorhanden, die als Energiespeicher dient und nach teilweiser Entladung, mittels des Generators wieder geladen wird. Die Generatorspannung bestimmt Richtung und Größe des Ladungs flusses an der Batterie, also die Lade- und Entlade-Zyklen. Der Generator wird üblicherweise so geregelt, dass die erzeugte Spannung möglichst der Ladeschlussspannung der Batterie ent spricht, so dass bei positiver Ladebilanz die Batterie immer vollständig geladen ist.In today's vehicles with internal combustion engines a generator powered by an internal combustion engine and generates electrical energy for the electrical system. To buffer the The supply of electrical energy is a battery in the electrical system available, which serves as an energy store and according to partial Discharge, by means of the generator being recharged. The Generator voltage determines the direction and size of the charge flow on the battery, i.e. the charging and discharging cycles. The Generator is usually regulated so that the generated one If possible, the voltage is the final charge voltage of the battery speaks, so that with a positive charge balance the battery always is fully charged.
Aus der DE 43 07 907 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von Betriebszuständen bekannt. Es wird vorgeschlagen, die Genera torspannung beim Beschleunigen zu erniedrigen, um den Fahrzeug motor zu entlasten und beim Abbremsen die Generatorspannung zu erhöhen, damit der Generator zur Aufladung der Batterie durch Rekuperation von Bremsenergie mehr Leistung aufnehmen kann. Durch die an den Fahrzustand angepasste Sollwertvorgabe der Generatorspannung wird der Leistungsfluß zwischen Batterie, Generator und Verbraucher gesteuert. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der US 4,659,977 bekannt.DE 43 07 907 A1 describes a method for regulating the Generator voltage in a motor vehicle depending on Operating states known. It is suggested the genera Reduce the gate voltage when accelerating to the vehicle to relieve the engine and the generator voltage when braking increase to allow the generator to recharge the battery Recuperation of braking energy can take up more power. Through the setpoint specification of the Generator voltage is the power flow between battery, Generator and consumer controlled. A similar process is also known from US 4,659,977.
Aufgabe der Erfindung ist es, in Kraftfahrzeugen mit Rekupe rationsbetrieb die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is in motor vehicles with Rekupe rationsbetrieb to extend the life of the battery. This object is achieved by the features of Claim 1 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweitert die bekannten Ver fahren zur Regelung eines Generators dahingehend, dass ein Betriebsmodus eingeführt wird, der die Folgen der Beanspruchung der Batterie teilweise rückgängig macht, welche aufgrund der Rekuperation entstehen. Bei der Rekuperation von Bremsenergie erfolgt eine verstärkte Beanspruchung der Kraftfahrzeugbatterie durch die häufigen Wechsel zwischen Entlade- und Ladevorgängen der Batterie. Um eine regelmäßige Regeneration der Batterie durchzuführen, schaltet ein Generatorsteuergerät regelmäßig von einem Rekuperationsbereitschaftsmodus in einen Erholungsmodus und wieder regelmäßig zurück in den Rekuperationsbereitschafts modus. Im Rekuperationsbereitschaftsmodus kann bedarfsweise durch die Vorgabe einer geeigneten Sollwertspannung ein Rekupe rationsbetrieb eingeschaltet werden. Im Erholungsmodus wird die Sollwertspannung vom Generatorsteuergerät so vorgegeben, dass sich die Batterie von der erhöhten Beanspruchung aufgrund der Rekuperationsladewechsel regeneriert. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass eine frühzeitige Alterung der Batterie verhindert wird.The method according to the invention extends the known Ver drive to regulate a generator in that a Operating mode is introduced, the consequences of the stress partially reverses the battery, which due to the Recuperation arise. When regenerating braking energy there is increased stress on the motor vehicle battery due to the frequent changes between unloading and loading processes the battery. For regular battery regeneration a generator control unit switches off regularly a recuperation ready mode in a recovery mode and back regularly in the recuperation standby mode. In recuperation standby mode, if necessary by specifying an appropriate setpoint voltage rationsbetrieb be switched on. In recovery mode, the Setpoint voltage specified by the generator control unit so that the battery from the increased stress due to the Regeneration charge change regenerated. Advantage of this procedure is that it prevents premature aging of the battery becomes.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird als Kriterium zum Umschalten in den Erholungsmodus fortlaufend eine Rekuperationskenngröße bewertet, die ein charakteristisches Maß für die Batteriebeanspruchung durch den Rekuperationsbetrieb ist. Vorteil dieser Weiterbildung des Verfahrens ist, dass die Batterie bedarfsgerecht regeneriert wird, und somit eine ver längerte Zeit für die Rekuperation zur Verfügung steht, ohne dass die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt wird.In an advantageous development of the method, Criterion for switching to recovery mode continuously one Recuperation parameter rated, which is a characteristic measure for the battery stress from the recuperation operation is. The advantage of this further development of the method is that Battery is regenerated as needed, and thus a ver longer time is available for recuperation without that the battery life is impaired.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Rekuperations kenngröße der Ladungsdurchsatz durch die Batterie genutzt, welcher ab einem bestimmten Startzeitpunkt erfolgt. Eine vor teilhafte Wahl des Startzeitpunkts ist beispielsweise der Zeit punkt des letzten Umschaltens vom Erholungsmodus in den Rekupe rationsbereitschaftsmodus.In an advantageous embodiment is called recuperation characteristic of the charge throughput used by the battery, which takes place from a certain start time. One before partial choice of the starting time is, for example, the time point of the last switch from the recovery mode to the re-camera rationsbereitschaftsmodus.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Regelung der Generatorspannung wird vorgeschlagen, im Reku perationsbereitschaftsmodus, beim Übergang von einem Ladevor gang der Batterie zu einer Ladungsentnahme aus der Batterie, ein Zwischenstadium einzuführen, in welchem eine kontrollierte Mischspeisung der Verbraucher aus der Batterie und dem Genera tor stattfindet. Vorteil dieser Erweiterung des Verfahrens ist es, dass die bei einem Wechsel von Lade- zu Entladevorgang in der Batterie auftretenden Leistungsverluste vermindert werden. In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung wird im Rekupe rationsbereitschaftsmodus die Batterie in einem Teilladungs zustand gehalten. Im Teilladungszustand kann die Batterie besonders viel der Ladung aufnehmen, welche durch die Rekupera tion erzeugt wird, man erhält also einen besonders hohen Anteil an rekuperativ gewonnener Energie. Vorteil dieses Verfahrens ist eine Verminderung des Kraftstoffverbrauchs, da die im Kraftfahrzeug benötigte elektrische Energie in größerem Umfang als bisher durch die Rekuperation erzeugt wird. Der ansonsten vorhandene Nachteil einer höheren Beanspruchung der Batterie wird durch das gesteuerte Umschalten in den Erholungsmodus auf gefangen.In a further advantageous development of the method to regulate the generator voltage is proposed, in rec Operation standby mode, when changing from a charging battery going to withdraw charge from the battery, to introduce an intermediate stage in which a controlled Mixed supply of consumers from the battery and the genera gate takes place. The advantage of this extension of the process is that when changing from loading to unloading in loss of power occurring in the battery can be reduced. In another advantageous development, the recuperation ration standby mode the battery in a partial charge kept in good condition. The battery can be used in partial charge take up a lot of the charge caused by the recuperation tion is generated, so you get a particularly high proportion of recuperative energy. Advantage of this procedure is a reduction in fuel consumption, since the in Motor vehicle electrical energy required on a larger scale than previously generated by recuperation. Otherwise existing disadvantage of a higher load on the battery is controlled by switching to recovery mode captured.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown below the drawing described in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Darstellung eines Rekuperationsbordnetzes mit einem erfindungsgemäßen Generatorsteuergerät Fig. 1 shows a recuperation electrical system with a generator control device according to the invention
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 is a flow chart of the method according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt ein rekuperationsfähiges Kraftfahrzeugbordnetz mit einem Generator 1, der von der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder von einer mit der Brennkraftmaschine koppelbaren Kraftquelle wie den Rädern des Kraftfahrzeugs ange trieben werden kann. Der Generator 1 mit dem Gleichrichter 2 weist einen Regler 3 auf, dem der Wert einer Sollwertspannung U_Soll vorgegeben wird. Die Ausgangsspannung am Gleichrichter 2 wird vom Regler 3, der Bestandteil des Generators 1 sein kann, auf diese Sollwertspannung U_Soll geregelt. Am Ausgang des Gleichrichters 2 wird bei einer ausreichend hohen Ausgangs spannung elektrischer Strom in das Bordnetz eingespeist. Der Ausgang des Gleichrichters 2 ist mit den elektrischen Verbrau chern 4 und der Batterie 5 elektrisch verbunden, so daß der bereitgestellte Strom zur direkten Versorgung der Verbraucher 4 dient und darüber hinaus die Batterie 5 auflädt, falls die ein gespeiste Stromstärke hoch genug ist. Fig. 1 shows a recuperable motor vehicle electrical system with a generator 1 , which can be driven by the internal combustion engine of a motor vehicle or by a power source that can be coupled to the internal combustion engine, such as the wheels of the motor vehicle. The generator 1 with the rectifier 2 has a controller 3 to which the value of a setpoint voltage U_Soll is predetermined. The output voltage at the rectifier 2 is regulated by the controller 3 , which can be part of the generator 1 , to this setpoint voltage U_Soll. At the output of the rectifier 2 , electrical current is fed into the vehicle electrical system at a sufficiently high output voltage. The output of the rectifier 2 is electrically connected to the electrical consumers 4 and the battery 5 , so that the current provided is used for the direct supply of the consumers 4 and also charges the battery 5 if the current supplied is high enough.
Die Kontrolleinheit 6 ermittelt, beispielsweise aus den beiden Klemmengrößen Batteriestrom IBatt und Batteriespannung UBatt, den aktuellen Ladezustand SOC (State Of Charge) der Batterie 5. Als Eingangsgröße für die Ladezustandsbestimmung durch die Kontrolleinheit 6 können zusätzlich die Temperatur der Batterie 5 TBatt, der Innenwiderstand der Batterie 5, die Umgebungs temperatur oder andere geeignete Parameter verwendet werden.The control unit 6 determines, for example from the two terminal sizes battery current I Batt and battery voltage U Batt , the current state of charge SOC (State Of Charge) of the battery 5 . The temperature of the battery 5 T Batt , the internal resistance of the battery 5 , the ambient temperature or other suitable parameters can also be used as an input variable for determining the state of charge by the control unit 6 .
Das Bordnetz weist außerdem ein Generatorsteuergerät 7 auf, dessen Aufgabe es ist, die Ausgangsspannung am Gleichrichter 2 durch Vorgabe der Sollwertspannung U_Soll zu steuern. Die Höhe der Ausgangsspannung am Gleichrichter 2 ist entscheidend dafür, ob eine Rekuperation der kinetischen Energie in elektrische Energie stattfindet. Ist die Ausgangsspannung hoch genug, so wird die Batterie 5 aufgeladen, sinkt dagegen die Ausgangs spannung unter einen bestimmten Wert, so speist die Batterie Energie in das Bordnetz ein. Um die Lebensdauer der Batterie 5 möglichst wenig zu beeinträchtigen und gleichzeitig möglichst viel elektrische Energie aus der Rekuperation zu gewinnen werden dem Generatorsteuergerät 7 neben Batteriekenngrößen, wie beispielsweise dem Ladezustand SOC, noch weitere rekuperations relevante Parameter Prek zur Verfügung gestellt. Diese enthalten beispielsweise Informationen über die Schubabschaltung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Außentemperatur, die Motortempera tur, die Bremspedalstellung, die Gaspedalstellung, den Momen tanverbrauch, das Drehmoment an der Generatorwelle, die Kupplungsstellung, Informationen des Antiblockiersystems oder der elektronischen Stabilitätskontrolle usw., also Informa tionen über die Fahrdynamik, die Motorsteuerung, die Fahrwerk steuerung oder die Fahrerabsicht. Aus diesen Parametern Prek errechnet das Generatorsteuergerät 7 die Sollwertspannung U_Soll entsprechend eines vorgegebenen Regelungsverfahrens. Ein geeignetes Regelungsverfahren wird im Folgenden beschrieben.The vehicle electrical system also has a generator control unit 7 , the task of which is to control the output voltage at the rectifier 2 by specifying the setpoint voltage U_Soll. The level of the output voltage at the rectifier 2 is decisive for whether the kinetic energy is recuperated into electrical energy. If the output voltage is high enough, the battery 5 is charged, but if the output voltage drops below a certain value, the battery feeds energy into the vehicle electrical system. In order to impair the service life of the battery 5 as little as possible and at the same time to obtain as much electrical energy as possible from the recuperation, the generator control unit 7 is provided not only with battery parameters, such as the state of charge SOC, but also other recuperation-relevant parameters P rec . These include, for example, information about the overrun fuel cut-off, the vehicle speed, the outside temperature, the engine temperature, the brake pedal position, the accelerator pedal position, the moment consumption, the torque on the generator shaft, the clutch position, information on the anti-lock braking system or the electronic stability control, etc., i.e. information about driving dynamics, engine control, chassis control or driver intent. From these parameters P rek, the generator control unit 7 calculates the setpoint voltage U_Soll in accordance with a predetermined control method. A suitable control procedure is described below.
Die Grundlage für die vom Generatorsteuergerät 7 vorgegebene
Sollwertspannung U_Soll bildet ein sogenannter Basiswert der
Generatorspannung UBasis. Dieser Wert entspricht der Batterie
ruhespannung im Teilladungsbereich, der für den Rekuperations
betrieb angestrebt wird. In Abhängigkeit vom tatsächlichen
Ladezustand SOC, von der Temperatur der Batterie 5 TBatt und von
der Gaspedalstellung wird dann diese Basisgeneratorspannung
nach unten korrigiert. Damit reduziert der Generator 1 gegebe
nenfalls seinen Einspeiseanteil zu Lasten der Batterie 5 um die
Brennkraftmaschine zu entlasten. Als eine einfache Formel zur
Berechnung der Sollwertspannung U_Soll für die Regelung der
Ausgangsspannung des Generators 1 dient beispielsweise:
The basis for the setpoint voltage U_Soll specified by the generator control unit 7 is a so-called base value of the generator voltage U Basis . This value corresponds to the battery resting voltage in the partial charge range, which is aimed for the recuperation operation. Depending on the actual state of charge SOC, the temperature of the battery 5 T Batt and the accelerator pedal position, this base generator voltage is then corrected downwards. Thus, the generator 1 reduces where appropriate its feed-in portion at the expense of the battery 5 to relieve the internal combustion engine. A simple formula for calculating the setpoint voltage U_Soll for controlling the output voltage of generator 1 is, for example:
U_Soll = UBasis + (SOCSoll - SOCIst)KA + (TREF - TBatt)KT - (Gaspedalstellung[%].KB)U_Soll = U Basis + (SOC Soll - SOC Ist ) K A + (T REF - T Batt ) K T - (Accelerator pedal position [%]. K B )
Hierbei ist SOCSoll der angestrebte Ladezustand, SOCIst der tatsächliche Ladezustand, TREF eine Referenztemperatur und TBatt die gemessene Batterietemperatur, KA, KT, und KB sind Korrektur faktoren für die Gewichtung des Ladezustands SOC, der Tempera tur und der Gaspedalstellung. Here, SOC target is the target state of charge, SOC If the actual state of charge, T REF is a reference temperature and T Batt the measured battery temperature, K A, K T and K B are correction factors for weighting the state of charge SOC, the tempera ture and the accelerator pedal position ,
Die Funktionen der Kontrolleinheit 6 und des Generatorsteuer geräts 7 entsprechend vorhergehender Beschreibung können auch in einer einzigen Einheit Generatorsteuergerät mit Batterie kontrolleinheit integriert sein.The functions of the control unit 6 and the generator control device 7 as described above can also be integrated in a single unit generator control device with battery control unit.
Die Fig. 2 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Generators 1. Zu Beginn des Verfahrens wird in Schritt 101 eine Initialisierung der Batterie 5 durchgeführt. Hierbei werden die Werte der Batteriekenngrößen ermittelt und aus diesen Werten wird der Ladezustand SOC der Batterie 5 errech net. Anschließend wird in der Verzweigung 102 geprüft ob sich der Ladezustand SOC der Batterie 5 in einem vorgegebenen Lade zustandsbereich befindet. Dieser Ladezustandsbereich ist so festgelegt, dass die Ladungsakzeptanz der Batterie 5 möglichst hoch ist, der Ladungszustand der Batterie ebenfalls möglichst hoch ist und der Bereich möglichst groß. Da sich diese Anforde rungen entgegenstehen, kann die Festlegung des Ladezustands bereichs immer nur eine Kompromißlösung sein. Deshalb wird in einer vorteilhaften Ausführung der Ladezustandsbereich während des Fahrzeugbetriebs angepasst, und zwar in Abhängigkeit von mindestens einem der Parameter Alterungszustand der Batterie, Außentemperatur und zurückgelegte Strecke seit dem letzten Startvorgang. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung liegt der vorgegebene Ladezustandsbereich im Teilladungs bereich, beispielsweise zwischen 60% und 80% einer Vollladung, um eine möglichst hohe Ladungsakzeptanz der Batterie 5 zu erhalten. Das Verfahren kann aber auch in einem Ladezustands bereich bis 100% Aufladung, also bis zur Volladung der Batterie 5 durchgeführt werden. FIG. 2 shows an advantageous exemplary embodiment of a flow chart of the method according to the invention for regulating a generator 1 . At the beginning of the method, the battery 5 is initialized in step 101 . Here, the values of the battery parameters are determined and the state of charge SOC of the battery 5 is calculated from these values. It is then checked in branch 102 whether the state of charge SOC of the battery 5 is in a predetermined state of charge. This state of charge range is defined in such a way that the charge acceptance of the battery 5 is as high as possible, the charge state of the battery is also as high as possible and the range is as large as possible. Since these requirements conflict, the determination of the state of charge can only ever be a compromise solution. For this reason, in an advantageous embodiment, the state of charge range is adjusted during vehicle operation, specifically as a function of at least one of the parameters of the battery's aging status, outside temperature and distance traveled since the last starting operation. In an advantageous embodiment of the invention, the predetermined state of charge range is in the partial charge range, for example between 60% and 80% of a full charge, in order to obtain the highest possible charge acceptance of the battery 5 . However, the method can also be carried out in a state of charge range up to 100% charging, that is, until the battery 5 is fully charged.
Liegt der Ladezustand der Batterie 5 unterhalb des vorgegebenen Ladezustandsbereichs, so wird in Schritt 103 der Ladezustand angehoben, bis er innerhalb des vorgegebenen Bereichs ist. Dies geschieht durch die Regelung der Generatorspannung auf ein Ladeniveau, z. B. auf die Ladeschlußspannung. Liegt der Ladezustand SOC oberhalb des vorgegeben Ladezustandsbereichs, so wird in Schritt 104 auf ein Zuschalten des Generators 1 so lange verzichtet, bis sich der Ladezustand SOC der Batterie 5 soweit abgesenkt hat, dass er im vorgegeben Bereich liegt.If the state of charge of the battery 5 is below the predefined state of charge range, the state of charge is raised in step 103 until it is within the predefined range. This is done by regulating the generator voltage to a charging level, e.g. B. on the final charge voltage. If the state of charge SOC is above the predefined state of charge range, the generator 1 is not switched on in step 104 until the state of charge SOC of the battery 5 has decreased to such an extent that it lies in the predefined range.
Ergibt die Abfrage 102, dass der Ladezustand SOC der Batterie 5 im vorgegebenen Ladezustandsbereich liegt, so wird mit Schritt 105 in den Rekuperationsbereitschaftsmodus geschaltet. In diesem Modus wird der Rekuperationsbetrieb 106, in welchem vom Generator 1 kinetische in elektrische Energie umgewandelt wird, durch die Überwachung von Rekuperationsbedingungen gesteuert.If query 102 reveals that the state of charge SOC of the battery 5 is in the predefined state of charge, step 105 switches to the recuperation ready mode. In this mode, the recuperation operation 106 , in which the generator 1 converts kinetic into electrical energy, is controlled by monitoring recuperation conditions.
Mögliche Rekuperationsbedingungen sind die Schubabschaltung, die Bremspedalbetätigung, der Kraftschluß zwischen Wellen und vorgegebene Wertebereiche der Fahrgeschwindigkeit und der Motordrehzahl. Bei Automatikgetrieben ist eine besondere Rück schaltstrategie für den Rekuperationsbetrieb vorteilhaft. Diese Bedingungen dienen dazu, um spezielle Fälle wie das Stehen des Fahrzeugs mit laufendem Motor und gleichzeitigem Betätigen der Betriebsbremse, in denen keine Rekuperation stattfinden soll, auszuschließen.Possible recuperation conditions are the fuel cut-off, the brake pedal actuation, the adhesion between waves and predetermined value ranges of the driving speed and the Engine speed. With automatic transmissions there is a special back Switching strategy advantageous for recuperation. This Conditions are used to deal with special cases such as standing Vehicle with the engine running and simultaneously pressing the Service brake in which no recuperation is to take place, excluded.
Die Sollwertspannung wird in Schritt 106 vom Generatorsteuer gerät 7 so vorgegeben, dass Rekuperation stattfindet, solange die Rekuperationsbedingungen erfüllt sind. Die Rekuperations bedingungen werden fortlaufend (Schritt 105) vom Generator steuergerät 7 überprüft und es wird wieder in den Rekupera tionsbereitschaftsmodus zurückgeschaltet, falls diese Bedingun gen nicht mehr erfüllt sind.The setpoint voltage is specified in step 106 by the generator control device 7 such that recuperation takes place as long as the recuperation conditions are fulfilled. The recuperation conditions are continuously checked (step 105 ) by the generator control unit 7 and the system switches back to the recuperation standby mode if these conditions are no longer met.
Findet keine Rekuperation statt, so wird in Schritt 107 ein Teil der gespeicherten Energie von der Batterie 5 an die Ver braucher 4 abgegeben. Zur Vermeidung von erhöhten Leistungs verlusten aufgrund elektrochemischer Reaktionen in der Batterie 5, wird bei einem Wechsel von der Rekuperation 106 zu einer Ladungsentnahme aus der Batterie 107 die Energie in einem Zwischenstadium möglichst schonend entnommen, das heißt es gibt eine kurzzeitige Mischspeisung der Verbraucher 4 durch den Generator 1 und die Batterie 5. Durch diese Mischspeisung wird ein kontinuierlicher Übergang zwischen Ladevorgang und Leistungsentnahme aus der Batterie realisiert. Anstelle des kontinuierlichen Übergangs können auch eine oder mehrere diskrete Stufen der Leistungsverteilung zwischen Generator 1 und Batterie 5 vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft, während der Mischspeisung die Leistungsverteilung und deren Dauer in Abhängigkeit von Batteriekenngrößen zu regeln. Geeignete Batteriekenngrößen sind beispielsweise die Dauer des letzten Ladevorgangs, die Batterietemperatur, der Leistungsbedarf aus der Batterie 5, der Ladezustand SOC und die Kapazität der Batterie 5.If no recuperation takes place, part 107 of the stored energy is released from the battery 5 to the consumer 4 in step 107 . To avoid increased power losses due to electrochemical reactions in the battery 5 , when changing from the recuperation 106 to a charge removal from the battery 107, the energy is removed as gently as possible in an intermediate stage, i.e. there is a short-term mixed supply of the consumers 4 by the Generator 1 and battery 5 . This mixed supply enables a continuous transition between the charging process and the removal of power from the battery. Instead of the continuous transition, one or more discrete stages of the power distribution between generator 1 and battery 5 can also be provided. It is advantageous to regulate the power distribution and its duration as a function of battery parameters during the mixed supply. Suitable battery parameters are, for example, the duration of the last charging process, the battery temperature, the power requirement from the battery 5 , the state of charge SOC and the capacity of the battery 5 .
Ebenfalls in Schritt 105 wird in einer vorteilhaften Aus führung die Rekuperation so geregelt, dass sich die Batterie immer im vorgegebenen Teilladungszustand, also in dem Lade zustandsbereich mit hoher Ladungsakzeptanz befindet.Also in step 105 , in an advantageous embodiment, the recuperation is regulated in such a way that the battery is always in the predetermined partial charge state, that is to say in the state of charge range with high charge acceptance.
In der regelmäßig durchgeführten Abfrage 108 werden eine oder mehrere charakteristische Größen für die Batteriebeanspruchung bewertet und bei Erfüllung vorgegebener Bedingungen wird vom Rekuperationsmodus in den Erholungsmodus umgeschaltet. Mögliche charakteristische Größen für die Batteriebeanspruchung sind der Ladungsdurchsatz, die Zeit, die Batterietemperatur, die Differenz zwischen Batterietemperatur und Außentemperatur, der Gradient der Batterietemperatur, die Anzahl der Bremsvorgänge oder die Anzahl mal der Länge der Bremsvorgänge. In einer vorteilhaften Ausführung besteht die Bedingung zum Umschalten in den Erholungsmodus darin, dass mindestens eine der abgefragten charakteristischen Größen einen bestimmten Wert überschreitet. Die Größen werden ab einem bestimmten Startzeitpunkt ermittelt, beispielsweise ab dem letzten Umschalten in den Rekuperationsbereitschaftsmodus, und für die Abfrage in Schritt 108 bereitgestellt. Die Abfrage 108 zum Umschalten in den Erholungsmodus kann kontinuierlich oder in vorgegebenen Abständen durchgeführt werden. In query 108 , which is carried out on a regular basis, one or more characteristic variables for the battery load are evaluated and, if predetermined conditions are met, a switch is made from the recuperation mode to the recovery mode. Possible characteristic quantities for the battery stress are the charge throughput, the time, the battery temperature, the difference between the battery temperature and the outside temperature, the gradient of the battery temperature, the number of braking operations or the number times the length of the braking operations. In an advantageous embodiment, the condition for switching over to the recovery mode is that at least one of the characteristic quantities queried exceeds a certain value. The variables are determined from a specific start time, for example from the last switchover to the recuperation ready mode, and are made available for the query in step 108 . The query 108 for switching over to the recovery mode can be carried out continuously or at predetermined intervals.
Nach dem Umschalten in den Erholungsmodus wird in Schritt 109 die Sollwertspannung so vorgegeben, dass sich die Batterie 5 regeneriert, beispielsweise indem sie für einen bestimmten Zeitraum im Vollladungszustand gehalten wird. Die Höhe der Sollwertspannung wird abhängig von den Batteriekenngrößen und der Außentemperatur geregelt, es kann aber auch eine feste Sollwertspannung, beispielsweise die Ladeschlußspannung vorge geben werden. Im Schritt 109 werden außerdem die charakte ristischen Größen für die Batteriebeanspruchung auf Null gesetzt. In der Abfrage 110 wird überprüft, ob eine aus reichende Batterieregeneration stattgefunden hat und bei einer ausreichend regenerierten Batterie 5 wird diese in Schritt 101 neu initialisiert. In einer einfacheren Ausführung kann ein fester Zeitraum zur. Regeneration der Batterie 5 vorgegeben werden, nach welchem der Erholungsmodus beendet und mit der erneuten Initialisierung in Schritt 101 das Verfahren fort geführt wird.After switching to the recovery mode, the setpoint voltage is specified in step 109 in such a way that the battery 5 regenerates itself, for example by keeping it in the fully charged state for a certain period of time. The level of the setpoint voltage is regulated depending on the battery parameters and the outside temperature, but a fixed setpoint voltage, for example the final charge voltage, can also be provided. In step 109 , the characteristic quantities for the battery stress are also set to zero. In query 110 , it is checked whether sufficient battery regeneration has taken place and if the battery 5 is sufficiently regenerated, it is reinitialized in step 101 . In a simpler version, a fixed period can be used. Regeneration of the battery 5 can be specified, after which the recovery mode is ended and the process is continued with the reinitialization in step 101 .
In einer anderen Ausführungsform wird die Regeneration der Batterie 5 dadurch erreicht, dass die Batterie 5 bis auf einen ersten Ladezustand SOC entladen und anschließend bis auf einen zweiten Ladezustand SOC aufgeladen wird, wobei der zweite Lade zustand SOC insbesondere eine Vollladung sein kann. Dieses kontrollierte Entladen und Aufladen der Batterie 5 wird einmal oder mehrmals hintereinander durchgeführt. Da bei dieser Ausführung des Verfahrens die Batterie 5 stark entladen wird, ist eine Batterieregeneration auf diese Weise nur in einem Fahrzeug mit mehr als einer Batterie 5 durchführbar, um eine dauerhafte elektrische Energieversorgung und ständige Start fähigkeit gewährleisten zu können.In another embodiment, the regeneration of the battery 5 is achieved in that the battery 5 is discharged to a first state of charge SOC and then charged to a second state of charge SOC, wherein the second state of charge SOC can in particular be a full charge. This controlled discharging and charging of the battery 5 is carried out one or more times in succession. Since the battery 5 is strongly discharged in this embodiment of the method, a battery regeneration can only be carried out in this way in a vehicle with more than one battery 5 in order to be able to ensure a permanent electrical power supply and constant starting ability.
Claims (9)
wobei der Generator ein Bordnetz mit Verbrauchern und min destens einer Batterie speist,
wobei ein Regler die Generatorausgangsspannung auf den Wert einer Sollwertspannung einregelt,
wobei in einem Rekuperationsbereitschaftsmodus die Soll wertspannung in Abhängigkeit der Fahrzustandsgrößen so vorgegeben wird, dass beim Abbremsen oder im Schubbetrieb des Fahrzeugs elektrische Energie in das Bordnetz einge speist wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von vorgegebenen Umschaltbedingungen zwischen dem Rekuperationsbereitschaftsmodus und einem Erho lungsmodus umgeschaltet wird, wobei im Erholungsmodus die Sollwertspannung (U_Soll) so vorgegeben wird, dass sich die Batterie (5) regeneriert.1. Method for controlling a generator in a motor vehicle,
the generator feeding an on-board electrical system with consumers and at least one battery,
a regulator regulating the generator output voltage to the value of a setpoint voltage,
in a recuperation standby mode, the setpoint voltage is specified as a function of the driving state variables so that electrical energy is fed into the vehicle electrical system when braking or in overrun mode, characterized in that a switch is made between the recuperation standby mode and a recovery mode depending on predetermined switching conditions , In the recovery mode, the setpoint voltage (U_Soll) is specified so that the battery ( 5 ) regenerates.
mindestens einer Batterie und
einem Regler, der die Generatorausgangsspannung auf den Wert einer Sollwertspannung einregelt, wobei das Generatorsteuergerät
einen Dateneingang für Fahrzustandsgrößen und Batterie kenngrößen aufweist und
einen Datenausgang für die Sollwertspannung aufweist, und wobei durch das Generatorsteuergerät die Sollwertspan nung so vorgebbar ist, dass im Rekuperationsbereitschafts modus in Abhängigkeit der Fahrzustandsgrößen elektrische Energie in das Bordnetz eingespeist wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Generatorsteuergerät 7 eine Auswerteeinheit auf weist, zur Ermittlung des Ladezustands SOC der Batterie und zur Auswertung von Fahrzustandsgrößen des Kraftfahrzeugs,
und dass das Generatorsteuergerät 7 eine Umschaltstufe auf weist, zur Umschaltung zwischen dem Rekuperations bereitschaftsmodus und dem Erholungsmodus.9. Generator control unit 7 for regulating the generator voltage, in a motor vehicle with a generator which is driven by an internal combustion engine and with an electrical system
at least one battery and
a regulator that regulates the generator output voltage to the value of a setpoint voltage, the generator control unit
has a data input for driving state variables and battery parameters and
has a data output for the setpoint voltage, and wherein the setpoint voltage can be predetermined by the generator control device such that electrical energy is fed into the on-board electrical system in the recuperation ready mode depending on the driving state variables,
characterized,
that the generator control unit 7 has an evaluation unit for determining the state of charge SOC of the battery and for evaluating driving state variables of the motor vehicle,
and that the generator control unit 7 has a switching stage for switching between the recuperation standby mode and the recovery mode.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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| 8141 | Disposal/no request for examination |